Jane eyer

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> Séquences 1 à 10

Corrigés des exercices – SP02

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orrigés séquence 1
Activités de physique
Activité
Comme l’onde se propage avec une célérité V = 0 ,50 m ⋅ s – 1 , le mouvement du point B, situé à une distance d = 0 ,10 m de A, reproduira le mouvement du point A avec un retard d 0 ,10 τ = -- = --------- = 0 ,20 s . V 0 ,50
yA et yB (en cm)

1

0

0,5

t (en s)

La courbereprésentant les variations y B de l’ordonnée du point B est représentée en pointillés sur la figure ci-contre. Elle s’obtient en décalant de 0,20 s la courbe qui représente l’ordonnée y A du point A.

Activité

Le mouvement du point M, situé à une distance de 0,15 m de A, reproduira le mouvement du point A 0 ,15 avec un retard τ M = --------- = 0 ,30 s . 0 ,50 Ainsi, l’ordonnée y M du point Mà l’instant t est égale à l’ordonnée y A du point A à la date t – τ M . Par exemple, pour connaître l’ordonnée y M du point M à l’instant t = 0 ,60 s , il suffit de reprendre dans le tableau l’ordonnée du point A à la date 0 ,60 – 0 ,30 = 0 ,30 s . On trouve donc une valeur de 6 mm. On procède de la même façon pour le point N, en tenant compte pour ce point d’un retard égal à : 0 ,20 τ N =--------- = 0 ,40 s . 0 ,50 On obtient finalement le tableau de valeurs ci-dessous :
t (en s) y A (en mm) y M (en mm) y N (en mm) 0 0 0 0 0,1 2 0 0 0,2 4 0 0 0,3 6 0 0 0,4 3 2 0 0,5 0 4 2 0,6 0 6 4 0,7 0 3 6 0,8 0 0 3 0,9 0 0 0 1 0 0 0

Activité

Lorsqu’on essaie d’étaler au maximum une tâche d’eau (avec le dos d’une cuillère par exemple), on constate qu’elle se rétracte dès qu’on cesse notre action.Elle se comporte en fait comme une petite feuille de caoutchouc qu’on étire et qui reprend ensuite sa surface initiale. Ces propriétés élastiques de la surface de l’eau (dues aux interactions entre molécules d’eau) expliquent que des ondes mécaCorrigés séquence 1 – SP02
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niques peuvent se propager à la surface de l’eau comme on le constate en jetant un caillou dans l’eau, ce qui provoquela création et la propagation de rides circulaires. En revanche, un caillou jeté dans du sable ou de la boue ne crée pas d’ondes, ces milieux étant dépourvus de propriétés élastiques. Pour montrer les propriétés élastiques de l’air, il suffit de comprimer de l’air en abaissant le piston d’une pompe à vélo dont l’extrémité est obturée (avec le doigt par exemple). On déforme ainsi le volume d’air enle diminuant, mais dès qu’on cesse d’appuyer sur le piston, l’air se détend à nouveau manifestant ainsi des propriétés élastiques.

Activité

Les rides circulaires se déplacent à la surface de l’eau, atteignant des points de plus en plus éloignés. Mais il n’y a pas d’eau transférée du centre de la ride vers ces points éloignés : pour s’en persuader, il suffit d’observer un bouchon posé surl’eau. Le bouchon s’élève et s’abaisse quand la ride arrive mais ne se déplace pas horizontalement.

Activité

Lorsqu’une onde se propage à la surface de l’eau, le niveau de l’eau varie au passage de l’onde, ce qui correspond à une variation de l’énergie potentielle de pesanteur et la mise en mouvement de l’eau selon la verticale correspond à un gain d’énergie cinétique. Le transfert d’énergie estessentiellement un transfert d’énergie potentielle de pesanteur et d’énergie cinétique. (Il y a aussi des faibles variations d’énergie potentielle dues à la déformation de la surface libre de l’eau.)

Activité

5T 3T Dessiner l’aspect de la corde aux dates t = ----- et t = ----- . 2 4
t = 5 T/4

t = 3 T/2

Activité

Longueur d’onde : λ = VT . 1 Comme la période T est l’inverse de lafréquence ν : T = -- , on peut aussi écrire : ν V 2 ,0 λ = -- = ------ = 0 ,10 m . ν 20 La célérité étant proportionnelle à la racine carrée de la tension de la corde, lorsque cette tension est multipliée par deux, la célérité de l’onde est multipliée par 2 . La longueur d’onde est alors multipliée également par 2 et vaut donc 0,14 m.

Activité

Les traits bleus dessinés sur le schéma ci-contre...
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